биология сессия ответы на экзамен. Вакцина медицинский препарат, предназначенный для создания иммунитета к инфекционным болезням. Классификации вакцин Живые вакцины
 Скачать 1.13 Mb.
|
|
Сукцессия (от лат. successio — преемственность, последовательность) — закономерная, последовательная смена одних экосистем другими на определенной территории под влиянием направленного изменения природных факторов или деятельности человека. Выделяют два основных типа сукцессий в зависимости от первоначального состояния субстрата — первичные и вторичные. Первичные сукцессии начинаются на месте, ранее лишенном жизни. Например, на застывшей лаве после извержения вулканов, на морских островах после землетрясений, на песчаных дюнах, на голых скалах, наносах рек. Вторичные сукцессии начинаются на месте разрушенной экосистемы. Примером может служить зарастание заброшенных полей, лесной вырубки, загрязненных водоемов. Вторичной сукцессией является также восстановление лугов и лесов после пожара, засухи, наводнения, эрозии. 86. Биосфера и космические циклы. Биосфера – живая открытая система. Она обменивается энергией и веществом с внешним миром. В данном случае внешний мир – это безбрежное космическое пространство. Извне на Землю приходят солнечное и электромагнитное излучения; так называемый солнечный ветер, представляющий собой сгустки плазменных облаков, непрерывно испускаемые Солнцем с переменной интенсивностью; галактические и солнечные космические лучи, а также потоки метеоритов. От Земли в космос уходит собственное тепловое излучение, часть обратного рассеянного излучения Солнца (альбедо), а также потоки вещества верхней атмосферы Земли. Таким образом, взаимодействие «биосфера – космос» представлявляет собой сложную динамическую систему, находящуюся в состоянии подвижного равновесия. Пограничная область между системой «Земля – космос» проходит на расстоянии 50–60 тыс. км над поверхностью Земли. Именно на такое расстояние простирается граница геомагнитного поля магнитосферы Земли. Процессы взаимодействия магнитосферы с веществом солнечной плазмы – солнечным ветром и космическими лучами – изучаются и исследуются в рамках магнитной гидродинамики: современной космической науки, совместно учитывающей сложные явления пограничной среды в соответствии с уравнениями электромагнитного поля, с одной стороны, и уравнениями гидродинамики – с другой. Эпоху, в которой мы живем, по праву называют космической эрой, эпохой освоения космоса. И дело не только в осуществлении космических полетов и успешном развитии космической техники. Освоение космоса, все более глубокое познание закономерностей космических явлений, широкое вовлечение космоса в сферу человеческой практики – настоятельная потребность современного этапа в развитии земной цивилизации. Становится ясно, что само возникновение и существование биосферы и человека тесно связано с физическими условиями во Вселенной, а также с особенностями течения физических процессов на Земле, в непосредственно окружающей нас области космоса и Вселенной в целом. Земные явления бесчисленными нитями связаны с физическими процессами, протекающими в космическом пространстве. Во-первых, во многих земных явлениях находят свое отражение общие закономерности космического порядка. Во-вторых, существует целый ряд непосредственных связей и зависимостей, определяющих влияние тех или иных космических факторов на нашу планету, в том числе и на биосферу. Таких факторов очень много. Например, в результате вращения Земли дважды в сутки наблюдаются морские приливы и отливы под действием гравитационного притяжения Луны. Ясно, что это явление важно для обитателей приморских районов Земли. Положение Земли в пространстве относительно Солнца приводит к суточной смене дня и ночи и естественной смене времен года в разных районах Земли, что влияет на все стороны жизни биосферы. Важную роль сыграли факторы космического порядка в процессе становления жизни на Земле. В частности, многие характерные особенности живых организмов, в том числе и организма человека, непосредственно связаны с величиной силы тяжести на Земле, характером солнечного излучения, положением нашей планеты в Солнечной системе, а также положением Солнечной системы в нашей Галактике. Так, например, строение органов зрения человека и животных обусловлено тем, что Солнце интенсивно излучает в оптическом диапазоне, и это излучение проходит сквозь атмосферу Земли. Не случайно и то, что человеческий глаз наиболее чувствителен к желто-зеленым лучам, ибо именно эти лучи в составе солнечного света имеют наибольшую интенсивность. Есть основания предполагать, что солнечная деятельность оказывает влияние на биосферу нашей планеты и в настоящее время. Так, подмечен целый ряд статистических зависимостей, которые обнаруживают связь колебаний солнечной активности с эпидемическими, сердечно-сосудистыми и нервно-психическими заболеваниями, обострением хронических болезней, урожайностью и ростом годовых колец у деревьев. В связи с этим возникла новая область науки – гелиобиология, главная задача которой – выяснить физические механизмы воздействия Солнечной системы на процессы, протекающие в биосфере. Это одна из актуальных проблем современного естествознания, имеющая огромное практическое значение для человечества. Изучение космического пространства с помощью спутников и космических аппаратов в последние десятилетия позволило существенно продвинуться в исследовании механизмов солнечно-земных связей, в первую очередь в выяснении целого ряда циклических процессов на Солнце и их проявлений в земных условиях. Прежде всего речь идет (в среднем) о 27-дневных ритмах, 11-летних и 22-летних циклах солнечной активности, проявляющихся более или менее синхронно в длительных временных рядах по большому числу визуальных характеристик Солнца в виде солнечных пятен, факелов, флокулл, хромосферных вспышек и др. Современная гелиобиология подтверждает факт влияния ритмов Солнца на земные процессы. Однако выясняется, что механизмы такого влияния являются гораздо более сложными, чем это представлялось в первой половине XX в. основателям космической биологии В.И. Вернадскому и А.Л. Чижевскому. В то же время целый ряд конкретных вопросов солнечно-земных связей уже нашел решение как с точки зрения изучения материальных носителей таких связей (главным образом солнечных корпускулярных потоков), так и самих их механизмов. В частности, к ним относятся: вопросы изучения причин вариации магнитного поля Земли, в том числе и появления магнитных бурь на Земле; резкие изменения состояния ионосферы, нарушающие процесс распространения радиоволн на Земле; появление полярных сияний, земных электрических токов, процессов изменения атмосферного электричества и др. Ясно, что необходимо дальнейшее изучение влияния всех установленных геофизических явлений на биосферу, в том числе и на организм человека. Человеческий организм – сложная и высокосовершенная саморегулирующаяся система, которая стремится к равновесию с окружающей средой, включающей в себя факторы космического порядка. Всякое нарушение данного равновесия, связанное с изменением внешних условий, вызывает соответствующую перестройку в деятельности организма. Эту закономерность использует, например, современная медицина в лечебных целях. Воздействуя на организм климатическими, бальнеологическими и другими природными факторами, врачи сознательно добиваются таких целенаправленных изменений, которые повлекли бы за собой ликвидацию определенных заболеваний. Возможности подобного метода еще далеко не исчерпаны. Дальнейшее изучение влияния различных природных, в том числе и космических, факторов на живые организмы открывает новые пути избавления человека от различных недугов.  87.Биологические ритмы. Биологические ритмы, биоритмы, — это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях. Биоритмы подразделяют на физиологические и экологические. Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы дыхания, биения сердца и артериального давления. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. К ним относят суточные, сезонные (годовые), приливные и лунные ритмы. Благодаря экологическим ритмам организм ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым изменениям условий существования. Так, некоторые цветки раскрываются незадолго до рассвета, как будто зная, что скоро взойдет солнце. Многие животные еще до наступления холодов впадают в зимнюю спячку или мигрируют. Таким образом, экологические ритмы служат организму как биологические часы. Экологические ритмы устойчивы к различным физическим и химическим воздействиям и сохраняются даже при отсутствии соответствующих изменений во внешней среде. Большинство растений умеренных и высоких широт на зиму теряют листья, чтобы избежать потери влаги. Яблоня или груша сохраняют сезонную периодичность сбрасывания листьев и при выращивании их в тропиках, где никогда не бывает морозов. У панцирных моллюсков во время морских приливов створки раковины открыты шире, чем во время отливов. Этот приливный ритм открывания и закрывания створок наблюдался у моллюсков и в аквариуме за 1600 км от океанского побережья, где они были отловлены. Французский спелеолог М. Сиффре 205 дней провел под землей в пещере в полном одиночестве и темноте. Все это время у него отмечался суточный ритм сна и бодрствования. Основной земной ритм — суточный, обусловленный вращением Земли вокруг своей оси, поэтому практически все процессы в живом организме обладают суточной периодичностью. Все эти ритмы (а у человека их уже обнаружено более 100) определенным образом связаны друг с другом, образуя единую, согласованную во времени ритмическую систему организма. При рассогласовании ритмов развивается заболевание, получившее название десинхроноза. У человека десинхроноз наблюдается, например, при перелетах через несколько часовых поясов, когда ему приходится привыкать к новому распорядку дня. Нарушение ритма сна и бодрствования может привести не только к бессоннице, но и к заболеваниям сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной систем. Поэтому так важно соблюдать режим дня. Биоритмы интенсивно исследуются специалистами в области космической биологии и медицины, так как при освоении новых планет космонавты будут полностью лишены обычных ритмов среды. Наука о биологических ритмах — биоритмология — еще очень молода. Но уже сейчас она имеет большое практическое значение. Искусственно изменяя сезонные циклы освещения и температуры, можно добиться массового цветения и плодоношения растений в теплицах, высокой плодовитости животных. Любое лекарство или яд по-разному влияет на организм в течение суток. На эту особенность обратили внимание еще основоположники медицины в Древнем Китае, которые составили «часы жизненной силы» и «часы заболеваний» того или иного органа. Особенно широкое применение эти «часы» нашли при иглоукалывании. В настоящее время фактор времени учитывают при лечении многих заболеваний, и в первую очередь при лечении рака. Определив время наименьшей устойчивости насекомых к инсектицидам, можно проводить химические обработки с наибольшей эффективностью при минимальном загрязнении окружающей среды. Проблема биологических ритмов еще далека от окончательного решения. До сих пор не разгаданы тонкие механизмы биологических часов. 88.Необратимые изменения экосистемы как следствие расходов ресурсов человеком. 89.Биологическое время, биологический возраст. Биологическое время – это собственное внутреннее время биосистемы, которое характеризует прежде всего наиболее важные процессы жизнеобеспечения. Оно обладает ярко выраженной цикличностью. В основе Б.в. лежит строгая периодичность протекающих в клетках физико-химических процессов. Некоторые исследователи считают, что природа Б.в. обусловлена способностью организмов воспринимать циклические колебания геофизических факторов (суточная и сезонная периодичность электрического и магнитного поля Земли, солнечной и космической радиации и т.д.). Способность отсчета времени наблюдается на разных уровнях биологической организации. Проблема Б.в. была поставлена более 100 лет назад К. Бэром, основоположником эмбриологии. Научно обоснованная идея о биологическом времени принадлежит В.И. Вернадскому, который этим понятием обозначал время, связанное с жизненными явлениями. ПоЛеконтеде Нюп (1936), Б.в. нерегулярно, поскольку нерегулярны изменения, лежащие в его основе. Ф. Чижек (1967) обращает внимание на то, что в разном возрасте нужно неодинаковое количество физического времени для совершения равной физической работы. Примером отличия физического и Б.в. является календарный и биологический возраст человека. Две формы времени (физического и биологического) не тождественны, при сведении Б.в. к физическому утрачивается представление о специфике биологических систем. В современной научной литературе приводится много свидетельств довольно существенной изменчивости масштабов времени в психофизическом восприятии его течения человеком. Особенно это касается стрессовых ситуаций, когда время «сжимается» или «растягивается». Биологические ритмы, протекание биологических процессов во времени представляют собой центральную проблему области биологии, получившей название хронобиологии. Биологический возраст – это оценка состояния организма с учетом протекания в нем всех метаболических процессов. Введение понятия "биологический возраст" объясняется тем, что календарный (хронологический) возраст не является достаточным критерием состояния здоровья и трудоспособности стареющего человека. Среди сверстников по хронологическому возрасту обычно существуют значительные различия по темпам возрастных изменений. Считается, что при физиологическом старении организма его хронологический и биологический возраст должны совпадать. В случае отставания биологического возраста от хронологического можно предположить большую длительность предстоящей жизни, в противоположном варианте - преждевременное старение, т.е. речь, идет о физиологической или преждевременной (и патологической) старости. 90.Причины, механизмы и закономерности эволюции живых систем. Закономерности эволюции живых систем Необратимый характер эволюции . Организмы, возникшие в ходе эволюции, не могут вернуться к прежнему состоянию их предков. Группа, однажды исчезнувшая , никогда не появится вновь. Прогрессивное усложнение форм по пути их адаптации к среде обитания. Эволюция - незапрограммированный процесс, где ход развития природы задается и осуществляется естественным отбором Неравномерность эволюции Ускорение темпов эволюции с ходом геологического времени . Весь ход истории свидетельствует об ускорении развития живой природы. Механизм – это некоторая совокупность логических связей, процедур, определяющих возникновение изменений в той или иной развивающейся, т.е. эволюционирующей среде. За последние годы удалось многое узнать и понять из того, что называется механизмами эволюции (или развития), как происходит изменение организации (или структуры) материи, как и почему возникает новое качество, что является двигателем любого процесса самоорганизации. Становится понятным, что единый процесс мирового развития – это не игра случая. Он имеет определенную направленность, т.е. происходит непрерывное усложнение организации, охватывающей неживую природу, живое вещество и общество. Эти три уровня организации материального мира – звенья одной цепи. Поэтому естественна попытка описывать процесс развития в рамках единой схемы, с использованием общей терминологии. Такое связанное описание процессов развития резко упрощает системный анализ всех биосферных процессов, процессов взаимодействия природы и общества. Для описания общих свойств основных механизмов развития неживых материальных структур, живого вещества и организации общественной жизни используется дарвиновская триада. 91.Теория эволюции органического мира Ч.Дарвина. Теория эволюции Дарвина – одна из основных теорий развития органического мира. По Дарвину, движущие силы эволюции – естественный отбор, изменчивость, наследственность. Новые признаки возникают в функциях и строении организмов в связи с изменчивостью. Последняя бывает определенной и неопределенной. Определенная (направленная) изменчивость имеет место, когда условия окружающей среды оказывают одинаковое влияние на все или большинство особей определенного вида. Она не закрепляется наследственно в следующих поколениях. У отдельных особей могут возникать неопределенные (ненаправленные) изменения, которые являются случайными и наследственными. Неопределенная изменчивость бывает двух типов – комбинативная и мутационная. В первом случае во время мейоза при образовании потомства появляются новые сочетания отцовских и материнских хромосом, которые иногда обмениваются частями, и с каждым поколением комбинация генов возрастает. Во втором случае изменяется генетическая структура организма: количество хромосом, их строение или структура генов. Теория эволюции Дарвина и ее представители полагают, что изменения организмов происходят под воздействием окружающей среды. В результате естественного отбора выживает потомство носителей полезных признаков, которые возникли в результате рекомбинации или мутации генов. Отбор является основным фактором эволюции, обуславливающим видообразование организмов. Он может быть выражен в трех формах: движущий, стабилизирующий и дизруптивный. Первая приводит к появлению новых адаптаций. Наибольшая вероятность оставить потомство имеется у особей, изменившихся по какому-то признаку по сравнению со средней величиной. При второй форме сохраняются сформировавшиеся адаптации в неизменных условиях среды. В данном случае в популяции сохраняются особи, имеющие среднее значение признаков. При третьей форме под воздействием разнонаправленных изменений среды происходит возникновение полиморфизма. То есть отбор происходит по двум и более типам отклонения Теория эволюции Дарвина доказала, что основная движущая сила эволюции – естественный отбор. Сейчас в результате межвидового скрещивания производятся новые виды популяций. Теорию использовали в различных отраслях знаний, в том числе и в истории (Карл Маркс), и в психологии (Зигмунд Фрейд). Современная теория эволюции претерпела существенные изменения. В отличие от первоначальной дарвинской теории, в ней четко выделена элементарная структура (популяция), с которой начиналась эволюция. Современная теория более аргументирована, она обоснованно и ясно истолковывает движущие силы и факторы, выделяя основные и неосновные. Элементарным проявлением процесса является устойчивое изменение генотипа популяций. Главной задачей современного учения является изучение механизма эволюционных процессов, возможность предсказания преобразований. Теория эволюции Дарвина тесно взаимосвязана с теорией биохимической эволюции, которая состоит в том, что первыми органическими веществами при формировании планеты были углеводороды, образовавшиеся из простых соединений в океане. В результате дальнейших соединений углеводорода с рядом химических элементов образовались сложные органические вещества. Эти процессы развивались под воздействием интенсивной солнечной радиации и грозовых электрических разрядов, выделявших необходимое количество ультрафиолетового излучения. Накапливающиеся в океане органические вещества создали прочные молекулярные связи, устойчивые к разрушающему воздействию ультрафиолетового излучения. После длительной эволюции углеродных соединений возникла жизнь. Теория биохимической эволюции развивалась Алексеем Опариным, Стэнли Миллером, Джоном Холдейном и другими. 92.Эволюция биосферы. Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов. Первые формы жизни, по-видимому, были представлены анаэробными бактериями. Однако созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов – цианобактерий и сине-зеленых водорослей, а затем и настоящих водорослей и наземных растений (эукариотов), что имело решающее значение для формирования современной биосферы. Деятельность этих организмов привела к накоплению в биосфере свободного кислорода, что рассматривается как один из важнейших этапов эволюции. Параллельно развивались и гетеротрофы, и прежде всего – животные. Главное в их развитии являются выход на сушу и заселение материков и, наконец, появление человека. Биосфера — внешняя оболочка Земли, в которую входят: часть атмосферы до высоты 25—30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км. Особенностью этих частей является то, что они населены живыми организмами, составляющими живое вещество планеты. Взаимодействие абиотической части биосферы — воздуха, воды и горных пород и органического вещества — биоты обусловило формирование почв и осадочных пород. Последние, по В. И. Вернадскому, несут на себе следы деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые геологические эпохи. В сжатом виде идеи В.И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом: |